建筑论文输水管道排气阀的增设.PDF

疾风资料库() 建筑论文 |输水管道排气阀的增设 　　 一 、前言 输水管道 ，主要指水源至净水厂或 净水厂至配水管 网的管道 。 由于输水管道负担全系统供 水 ， 压力较高 ，所 以它的安全运行 问题始终被从水部 门和设计部 门所重视 。 输水管道 常见 的事故是爆管 ，引起爆管 的原 因主要有 ：温度应 力 、管材质量 、施 工质量 、 地质构造和水锤等 。管道 中的气囊 虽然不能直接造成水锤 ，但可借助水锤造成危 害。本文就如 何在输水管道上设置排气 阀 ，避免气体聚集成气囊进行探讨 。 二 、实例及分析 在地形起估地段 ，要求输水管道 的最高点设排气 阀 ，但实 际运行 中 ，许 多爆管并未发生在 高点或低点 ，而是发生在高点后 的下弯管段 ，甚至低压管道也发生此类爆管 。黑龙江鹤 岗的一 段管道爆管就是一个 典型 的例子 。 鹤 岗市属低 山丘 陵 区 ，净水厂与送水泵站分建 ，二者相距 5 公里 ，净化水靠重力流送 至送水泵站 ，净水厂清水池高程 2 10 m ，送水泵站清水池高程 18 5m ，输水管 为 DN800 连续铸铁管 ，平均流速 1.0 m/ s ，泵站前 500 m 有一高 岗 ，高程 18 5 （见 图一 ） ， 高 岗的最高点有一排气 阀 ，但排气 阀后 50 m 处 ，多次发生爆管事故 ，后来在爆管处加装 了 一双 口排气 阀 ，几年来 ，两排气 阀间没再爆管 ，只在新装排气 阀后 10 m 处发生过一次爆 管 。 　 从这个例子看 ，爆管与管 中的气体有关 （安排气 阀后无爆管 ）。下面对管道 中气囊 的形成 过程和 它的受力情况进行分析 ： 疾风资料库() 1.气体 的聚集及平衡 在正 常情况下 ，管道 中的水流可近似地看成是恒定流 （压力 、流速 、温度不变 ）。在这种 状态下 ，水 中的气体要逐渐地析 出 ，形成大小 不等 的气泡上升到管壁 ，气泡按水流流速 向前运动 。在上坡段 ，由于浮力 的作用 ，气泡流 速可能大于水流速 。 因管壁有一定粗糙度 ，各气泡运动方 向相 同 ，很难聚集成大气泡 。小气泡 沿管壁一定宽度 向前流动 ，经过最高点排气 阀时 ，排气管直径 内的气泡有条件排 出 ，而其他气 泡靠水流 的推力 向下游流去 。 由于管壁处 的紊流和流速和切线特性 ，使一些经过排气管 的小气 泡越过排气孔也 向下游流去 （见 图二 ）。 越过排气 阀的气泡顺坡 而行 ，运动方 向与气泡所受浮力 的分力 P1 方 向相反 （见 图三 ） ，这个浮力合力产生 的阻力 ，必然使气泡运动 的速度 减慢 ，后序气泡容易撞击前面气泡 而全成 大气泡 ，大气泡产生大 的浮力 。 浮力分力 P1 =PSinα (1) 式 中 ：p--气泡受水 的浮力 （ P =1/ 6π d 3· P) P--水 的容重 d --气泡直径 疾风资料库() α --管道 的俯角 气泡受水流 的推力为 P` 　 V 2 p ＇= .S (2) 　 2g 10 V 2 式 中 ： －－－流速压 强 （ Kg/ c m2) 　 2g 10 S-- 气泡最大截 面积 （ S =1/ 4π d2) V -- 水流速 （ m/ s) 疾风资料库() 当 P1 ＝P`时 ，气泡受力达到平衡 而静止在管道 中。联立 （ 1 ）、 （2 ）式得 3 d.Sinα = 10.4 p.g C --平衡 常数 式 （3 ）说 明 ，在恒定流条件下 ，气泡直径与管道俯角 的正弦成反 比。 当 d·Sinα gt; C 时 ，气泡 向上移动 。 2.管道 中气囊 的形态 前述气泡平衡 问题 时 ，假定 了气泡 为直径等于 d 的